Урок с использованием ЭОР по химии (8 класс) "Кристаллические решётки"

«Кристаллические решетки»

Химия. 8 класс

Цель урока: создание условий для формирования понятий о кристаллическом и аморфном состоянии твердых веществ, ознакомления с типами кристаллических решеток, их взаимосвязи с видами химической связи и влияния на физические свойства веществ, а также для развития логического мышления, умения наблюдать и делать выводы.

Задачи:

- обучающие: рассмотреть агрегатные состояния веществ, сформировать понятия «кристаллическая решетка» и «аморфное вещество», ознакомить учащихся с различными типами кристаллических решеток, установить зависимость физических свойств веществ от характера химической связи и типа кристаллической решетки;

- развивающие: совершенствовать умения учащихся устанавливать причинно-следственную зависимость физических свойств веществ от химической связи и типа кристаллической решетки, предсказывать тип кристаллической решетки на основе физических свойств вещества, приводить примеры веществ с разными типами кристаллических решеток и их физическими свойствами, развивать познавательный интерес школьников, используя проблемные ситуации;

- воспитательные: прививать познавательный интерес к предмету через проблемные ситуации, совершенствовать умения организации своего учебного труда, умения работать в парах (взаимопонимание, взаимовыручку).

Тип урока: комбинированный.

Формы работы учащихся: работа в парах, выполнение лабораторной работы, самостоятельной работы.

Учащиеся работают с ЭОРами не более 25 мин (3, 5, 6, 7 этапы урока)

Необходимое техническое оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, таблица «Типы кристаллических решеток». Модели кристаллических решеток разных типов (поваренной соли, алмаза и графита, углекислого газа и йода, металлов), коллекция «Металлы». Набор веществ: йод, сера, поваренная соль, вода, графит, красный фосфор, кислород, образцы пластмасс и изделий из них, стекло, пластилин, смолы, воск, жевательная резинка, глюкоза, шоколад. Компьютеры, мультимедийная установка.

Таблица 1.

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

Ход урока:

1. Мотивация к учебной деятельности.

Учитель выясняет настрой учащихся, мотивирует их на успешную деятельность.

II. Повторение изученного материала

Выполнение тестовой работы “Виды химической связи” (Приложение № 1»

Задача: повторить виды химических связей, особенности образования связей.

Итог выполнения работы – взаимопроверка по парам.

III. Актуализация мыслительной деятельности учащихся.

Анализ ситуации.

Учитель: Что изучает химия? Ответ: Химия - это наука о веществах, их свойствах и превращениях веществ.

Учитель: Что же такое вещество? Ответ: Вещество - это то, из чего состоит физическое тело.

Учитель: Какие агрегатные состояния веществ вы знаете? Ответ: Существует три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное.

Дополнительный материал

1. Жидкое состояние вещества.

Жидкость отличается от газообразного и твердого состояний тем, что не имеет собственной формы. Последнее, однако, верно только в отношении жидкости, находящейся под действием гравитации. Естественная форма жидкости – шар – реализуется в отсутствии силы тяжести. Тяжесть отсутствует у свободно падающего тела. И падающие капли шарообразны.

2. Газообразное состояние вещества.

В газообразном состоянии молекулы вещества не связаны между собой и находятся на расстояниях, приблизительно на порядок больших, чем их диаметры.

4. Твердое состояние вещества.

В твердом состоянии находятся вещества кристаллического и аморфного строения.

Учитель: Приведите примеры веществ, которые при различных температурах могут существовать во всех трех агрегатных состояниях. Ответ: Вода. ЭОР № 1 (1 мин)

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab743c2-4185-11db-b0de-0800200c9a66/ch08_22_01.swf

(При обычных условиях вода находится в жидком состоянии, при понижении температуры ниже 0⁰С вода переходит в твердое состояние - лед, а при повышении температуры до 100⁰С мы получим водяной пар (газообразное состояние))

Учитель (дополнение): Любое вещество можно получить в твердом, жидком и газообразном виде. Кроме воды – это металлы, которые при нормальных условиях находятся в твердом состоянии, при нагревании начинают размягчаться, и при определенной температуре(t_пл) переходят в жидкое состояние - плавятся. При дальнейшем нагревании, до температуры кипения, металлы начинают испаряться, т.е. переходить в газообразное состояние. Любой газ можно перевести в жидкое и твердое состояние, понижая температуру: например, кислород, который при температуре -194⁰С превращается в жидкость голубого цвета, а при температуре -218,8⁰С затвердевает в снегообразную массу, состоящую из кристаллов синего цвета. Сегодня на уроке мы будем рассматривать вещества в твердом состоянии.

IV. Постановка целей и определение задач урока.

Учитель объявляет тему урока, учащиеся формулируют цели урока.

V. Введение нового материала

Лабораторная работа

Учитель: Посмотрите на вещества на ваших столах. Как вы думаете, какое из этих веществ лишнее?

 На столе: сера, поваренная соль (NaCl), графит, пластилин, образцы металлов.

Ответ учащихся: Пластилин.

Учитель: Почему?

Делаются предположения. Если ученики затрудняются, то с помощью учителя приходят к выводу, что пластилин в отличие от других представленных веществ, не имеет определенной температуры плавления - он (пластилин) постепенно размягчается и переходит в текучее состояние. Таков, например, шоколад, который тает во рту, или жевательная резинка, а также стекло, пластмассы, смолы, воск (при объяснении учитель демонстрирует классу образцы этих веществ). Такие вещества называют аморфными, а металлы и хлорид натрия - кристаллические.

Таким образом, различают два вида твердых веществ: аморфные и кристаллические.

Что бы выяснить отличие аморфных и кристаллических веществ мы заглянем внутрь этих веществ.

У аморфных веществ нет определенной температуры плавления, и расположение частиц в них строго не упорядочено.

Кристаллические вещества имеют строго определенную температуру плавления и, главное, характеризуются правильным расположением частиц, из которых они построены: атомов, молекул и ионов. Эти частицы расположены в строго определенных точках пространства – называемых узлами, и, если эти узлы соединить прямыми линиями, то образуется пространственный каркас - кристаллическая решетка.

Учитель: В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, молекулярные, атомные и металлические.

Далее идет рассмотрение типов кристаллических решеток. Особое внимание уделяется взаимосвязи типа кристаллической решетки, вида химической связи и свойств твердых веществ.

Результаты оформляются в таблицу (шаблон таблицы у учеников на столе).

Учитель: Как вы думаете? Для веществ с каким видом химической связи будет характерен такой вид решетки? Ответ: Для веществ с ионной химической связью будет характерна ионная решетка.

Учитель: Какие частицы будут находиться в узлах решетки? Ответ: Ионы.

Учитель: Какие частицы называются ионами? Ответ: Ионы - это частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд.

Учитель: Какие ионы бывают по составу? Ответ: Простые и сложные.

Демонстрация модели кристаллической решетки хлорида натрия (NaCl). ЭОР № 2 (1 мин)

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/bb570054-aae7-11db-abbd-0800200c9a66/?from=d05469af-69bd-11db-bd13-0800200c9c08&interface=teacher&class=50&subject=31

Объяснение учителя: В узлах кристаллической решетки хлорида натрия находятся ионы натрия и хлора. (Презентация. Слайды № 1, №2)

В кристаллах NaCl отдельных молекул хлорида натрия не существует. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую макромолекулу, состоящую из равного числа ионов Na⁺ и Cl^-, Na_nCl_n, где n – большое число.

Связи между ионами в таком кристалле очень прочные. Поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью. Они тугоплавки, нелетучи, хрупки. Расплавы их проводят электрический ток (Почему?), легко растворяются в воде.

Ионные соединения - это бинарные соединения металлов (I А и II A), соли, щелочи.

Ионными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью, которой могут быть связаны как простые ионы, так и сложные. Следовательно, ионные кристаллические решетки имеют соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов, т.е. те вещества, в которых существует ионная химическая связь. Связи между ионами в таком кристалле очень устойчивые. Поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью и прочностью, они тугоплавки и нелетучи, хрупки. Расплавы их проводят электрический ток (Почему?), легко растворяются в воде.

Демонстрация кристаллических решеток алмаза и графита.

У учеников на столе образцы графита.

Учитель: Какие частицы будут находиться в узлах атомной кристаллической решетки? Ответ:

В узлах атомной кристаллической решетки находятся отдельные атомы. ЭОР № 3 (1 мин)

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab743c4-4185-11db-b0de-0800200c9a66/ch08_22_03.swf

Учитель: Какая химическая связь между атомами будет возникать? Ответ: Ковалентная химическая связь.

Объяснения учителя. Действительно, в узлах атомных кристаллических решеток находятся отдельные атомы, связанные между собой ковалентными связями. Так как атомы, подобно ионам, могут по-разному располагаться в пространстве, то образуются кристаллы разной формы. (Презентация. Слайд № 3)

В данных решетках молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток могут служить аллотропные модификации углерода: алмаз, графит; а также бор, кремний, красный фосфор, германий. Вопрос: Какие эти вещества по составу? Ответ: Простые по составу.

Атомные кристаллические решетки имеют не только простые, но и сложные вещества. Например, оксид алюминия, оксид кремния. Все эти вещества имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза свыше 3500⁰С), прочны и тверды, нелетучи, практически нерастворимы в жидкостях

Атомными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. В таких решетках атомы соединены между собой очень прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз – одно из аллотропных видоизменений углерода. Число веществ с атомной кристаллической решеткой не очень велико. К ним относятся кристаллический бор, кремний и германий, а также сложные вещества, например такие в состав которых входит оксид кремния: кремнезем, кварц, песок, горный хрусталь. Большинство веществ с атомной кристаллической решеткой имеют очень высокие температуры плавления (например, у алмаза она свыше 3500 градусов по Цельсию), они прочны и тверды, практически нерастворимы.

Учитель демонстрирует и называет вещества: йод, сера.

Вопрос: Что объединяет эти вещества? Ответ: Эти вещества являются неметаллами. Простые по составу.

Вопрос: Какая химическая связь внутри молекул? Ответ: Химическая связь внутри молекул ковалентная неполярная.

Вопрос: Какие физические свойства для них характерны? Ответ: Летучие, легкоплавкие, малорастворимые в воде.

Учитель: Давайте сравним свойства металлов и неметаллов. Ученики отвечают, что свойства принципиально отличаются.

Вопрос: Почему свойства неметаллов сильно отличаются от свойств металлов?

Ответ: У металлов связь металлическая, а у неметаллов ковалентная неполярная.

Учитель: Следовательно, и тип решетки другой. Молекулярная. ЭОР № 4 (1 мин)

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab743c5-4185-11db-b0de-0800200c9a66/ch08_22_04.swf

Вопрос: Какие частицы находятся в узлах решетки?

Ответ: Молекулы.

Демонстрация кристаллических решеток углекислого газа и йода.

Объяснение учителя. Как видим, молекулярную кристаллическую решетку могут иметь не только твердые простые вещества: благородные газы, H₂, O₂, N_2,  I₂, O₃, белый фосфор Р₄, но и сложные: твердая вода, твердые хлороводород и сероводород. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар).

В узлах решеток находятся неполярные или полярные молекулы. (Презентация. Слайд № 4) Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного взаимодействия. Вещества непрочные, имеют малую твердость, низкую температуру плавления, летучи, способны к возгонке.

Вопрос: Какой процесс называется возгонкой или сублимацией? Ответ: Переход вещества из твердого агрегатного состояния сразу в газообразное, минуя жидкое, называется возгонкой или сублимацией.

Молекулярными называют кристаллические решетки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в этих молекулах могут быть полярными и неполярными. Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны очень прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного притяжения. Поэтому вещества с молекулярными кристаллическими решетками имеют малую твердость, низкие температуры плавления, летучи. Молекулярные кристаллические решетки имеют твердая вода, твердый оксид углерода – «сухой лед», твердые хлороводород и сероводород, большинство твердых органических соединений (нафталин, глюкоза, сахар).

Учитель: Ребята, у вас на столах коллекция металлов, рассмотрим эти образцы.

Вопрос: Какая химическая связь характерна для металлов? Ответ: Металлическая. Связь в металлах между положительными ионами посредством обобществленных электронов.

Вопрос: Какие общие физические свойства для металлов характерны? Ответ: Блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность.

Вопрос: Объясните, в чем причина того, что у такого числа разнообразных веществ одинаковые физические свойства?

Ответ: Металлы имеют единое строение. ЭОР № 5 (1 мин)

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/bb570057-aae7-11db-abbd-0800200c9a66/?from=d05469af-69bd-11db-bd13-0800200c9c08&interface=teacher&class=50&subject=31

Демонстрация моделей кристаллических решеток металлов.

Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки. В узлах таких решеток находятся атомы и положительно заряженные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. Электроны электростатически притягивают положительные ионы металлов. Этим объясняется стабильность решетки. (Презентация. Слайды № 5, № 6)

VI. Первичное закрепление изученного материала, самостоятельная работа с самопроверкой.

Работа по вариантам с ЭОРами (7-8 мин) с использованием заполненной таблицы.

Кристаллические решетки, вид связи и свойства веществ

1-ый вариант: ЭОР № 6 http://fcior.edu.ru/card/8402/trenazher-tipy-kristallicheskih-reshetok.html

2-ой вариант: ЭОР № 7http://fcior.edu.ru/card/613/trenazher-kristallicheskie-reshetki.html

VII. Обобщение, систематизация.

Учащиеся выполняют вариативные задания К-типа и тесты, учитель контролирует выполнение заданий, анализирует ответы учащихся. (12 мин)

ЭОР № 8 http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab743c7-4185-11db-b0de-0800200c9a66/ch08_22_06.swf

ЭОР № 9 http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab743c8-4185-11db-b0de-0800200c9a66/index_mht.htm

ЭОР № 10 http://fcior.edu.ru/card/13227/testy-po-teme-kristallicheskie-i-amorfnye-veshestva-tipy-kristallicheskih-reshetok.html

VIII. Подведение итогов занятия

Учитель: Ребята, давайте подведем основные итоги нашего урока - ответьте на вопросы:

1. Какие классификации веществ вы узнали?

2. Как вы понимаете термин кристаллическая решетка?

3. Какие типы кристаллических решеток вы теперь знаете?

4. О какой закономерности строения и свойств веществ вы узнали?

5. В каком агрегатном состоянии вещества имеют кристаллические решетки?

Выводы

Учитель задает проблемные вопросы:

1) Как объяснить существование твердых веществ со столь различными свойствами?

2) Почему кристаллические вещества при ударе раскалываются в определенных плоскостях, а аморфные вещества этим свойством не обладают?

Выслушать ответы учеников и подвести их к выводу:

Свойства веществ в твердом состоянии зависят от типа кристаллической решетки (прежде всего от того, какие частицы находятся в ее узлах), что, в свою очередь, обусловлено типом химической связи в данном веществе. (Презентация. Слайды № 7, № 8)

 Прослеживается логическая последовательность, взаимосвязь явлений в природе: Строение атома — ЭО — Виды химической связи — Тип кристаллической решетки — Свойства веществ 

Рефлексия.

IX. Домашнее задание: §22 (учебник «Химия. Неорганическая химия. 8 класс» Г.Е.Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. М.: Просвещение, 2010), конспект.

1. Составьте формулы веществ: хлорид кальция, оксид кремния (IV), азот, сероводород.

Определите тип кристаллической решетки и попытайтесь прогнозировать: какова должны быть температура плавления у этих веществ.

2. Творческое задание - составить вопросы к параграфу.

Учитель благодарит всех за урок. Выставляет отметки ученикам.

Рекомендации по использованию в практической деятельности.

Данную разработку конспекта могут использовать в своей деятельности учителя химии, работающие в основной или средней школе. Материал конспекта может быть полезен учащимся, изучающим химию и их родителям.